矯直冷床區(qū)電氣設(shè)備信息化系統(tǒng)應(yīng)用研究

司斌

【摘要】本文簡單描述了中板矯直冷床電氣設(shè)備信息化系統(tǒng)應(yīng)用研究，在具有通訊接口的SIMENSS7系列PLC系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用WINCC集中監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)故障處理信息化和數(shù)據(jù)庫化。

【關(guān)鍵詞】PLC；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)交換；WINCC

一、任務(wù)的提出

目前，鋼鐵行業(yè)控溫控軋和設(shè)備安全可靠的運行成了現(xiàn)階段保障產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段。而作為電氣工作者，就要提高對設(shè)備突發(fā)事故的判斷和及時處理問題的能力，但對于冷床和矯直機區(qū)域，由于現(xiàn)場設(shè)備、操作臺、控制柜及控制系統(tǒng)相隔較遠，以及操作人員對故障現(xiàn)象描述不清，往往需要三人以上同時去往不同地點進行排查，對生產(chǎn)及質(zhì)量產(chǎn)生影響。為此決定對矯直冷床區(qū)的電氣設(shè)備進行信息化管理，通過PLC改造、增加數(shù)字化控制等手段并結(jié)合西門子公司的工業(yè)組態(tài)軟件，系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字信息化監(jiān)控、報警、歸檔、趨勢曲線等功能。

二、信息化監(jiān)控系統(tǒng)的組成

矯直冷床區(qū)電氣信息化WinCC集中監(jiān)控系統(tǒng)組成，包括3#冷床S7-400PLC、矯直機區(qū)域S7-400PLC、3#冷床液壓站S7-300PLC、矯直機液壓站S7-300PLC、矯直機稀油站S7-300PLC、一套DP耦合器，和一臺裝有WinCCV6.0的工控機，以及相關(guān)的電氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場操作臺。

三、信息化數(shù)據(jù)的采集

信息化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集主要依靠西門子PLC，這里使用的是S7-400PLC及S7-300PLC，它實現(xiàn)了集中和分布式系統(tǒng)的集成的和低成本的系統(tǒng)解決方案。其中兩套主PLC為矯直區(qū)PLC和3#冷床區(qū)PLC。矯直區(qū)PLC用于接收矯直機液壓站和稀油站的站內(nèi)正常信號以及操作臺、直流控制柜及冷床外圍的一些相關(guān)連鎖信號，通過邏輯運算實現(xiàn)矯直機區(qū)及1#、2#冷床區(qū)的選擇性運轉(zhuǎn)和停止。3#冷床區(qū)PLC通過接收液壓站的站內(nèi)正常信號、操作臺指令信號、現(xiàn)場限位信號和變頻器狀態(tài)信號，來對相應(yīng)的變頻器做出指令反應(yīng)；兩套系統(tǒng)完全獨立，現(xiàn)增加一套硬件設(shè)施DP耦合器，完成兩套主PLC的信息化數(shù)據(jù)交換。輔助PLC為矯直機液壓站S7-300PLC，增加部分模擬量模板；矯直機稀油站歐姆龍PLC，現(xiàn)升級改造為S7-300PLC；3#冷床液壓站S7-300PLC，增加部分模擬量模板。每套S7-300PLC系統(tǒng)通過DP網(wǎng)線實現(xiàn)300站和400站之間的信息化數(shù)據(jù)交換，其中3#冷床、矯直機液壓站和稀油站S7-300PLC均用于接收油站里的開關(guān)量信號和采集相應(yīng)的油溫、壓力、和液位等模擬量信號，經(jīng)過邏輯運算，為相應(yīng)3#冷床和矯直機的正常運行提供必要條件。

四、信息化數(shù)據(jù)的交換

這里通過DP線把3#冷床區(qū)PLC、DP耦合器、矯區(qū)PLC以及工控機進行硬件連接，在3#冷床S7-400PLC中對DP耦合器進行硬件組態(tài)，設(shè)置所在Profibus-DP上的訪問站地址，并設(shè)置接收的數(shù)據(jù)類型為開關(guān)量和模擬量，以及所占用的字節(jié)數(shù)。同樣在矯區(qū)S7-400PLC中也對同一個DP耦合器進行組態(tài)，設(shè)置所在Profibus-DP上的訪問站地址，并設(shè)置發(fā)送的數(shù)據(jù)類型為開關(guān)量和模擬量，以及相同的占用字節(jié)數(shù)。并在矯區(qū)PLC中，對所需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)進行再次編程和發(fā)送，使其發(fā)送的地址與在硬件組態(tài)中DP耦合器的分配地址相對應(yīng)，以便通過通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸。在工控機中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的邏輯連接，再通過建立過程變量，來實現(xiàn)所有通過DP線連接的PLC與工控機之間的數(shù)據(jù)交換。

五、信息化數(shù)據(jù)的可視化

工控機采用研華產(chǎn)品，內(nèi)裝西門子相關(guān)軟件和CP5613通訊卡。利用WinCC實現(xiàn)集成的人機界面系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，其由以下幾部分組成：圖形編輯器：對冷床矯直機區(qū)域現(xiàn)場設(shè)備進行圖形編輯，把采集到的變量數(shù)據(jù)添加到相應(yīng)圖形對象上。報警編輯器：對矯直機的兩臺電機和分段剪及液壓站等重要設(shè)備進行編輯，出現(xiàn)故障直接顯示故障代碼、故障點及故障原因。變量管理器：把采集到的數(shù)據(jù)變量統(tǒng)一進行顯示和歸檔，并可以通過趨勢和表格的方式顯示，以便查閱當前和以往的過程變化。

另外WinCC的運行畫面又包含以下畫面：主畫面“流程總圖”，在流程總圖中可以看到矯直機區(qū)域設(shè)備和三個冷床區(qū)域設(shè)備的運行狀態(tài)、速度、電流等信息。畫面“油站參數(shù)”，用于顯示三個油站的運行情況。畫面“運行連鎖”，可以看到重要設(shè)備相關(guān)連鎖信息的狀態(tài)，例如：矯直機的運行連鎖有矯直機液壓站信號、矯直機稀油站信號、3#冷床在下限位信號、3#冷床允許矯直機運行信號、矯直機主傳動柜接觸器吸合信號及操作臺主令動作信號，這些信號都是矯直機運行的必要條件，但又不是故障，在此圖中，可以直觀的監(jiān)控到矯直機不動作的原因所在。畫面“歷史數(shù)據(jù)”，可以查看系統(tǒng)所有參數(shù)前十天的數(shù)據(jù)，以供閱分析運行狀態(tài)。畫面“報警總覽”，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時快速的查看報警點和報警位置。

六、使用效果

通過以上設(shè)備升級改造，實現(xiàn)了矯直冷床區(qū)設(shè)備運行狀態(tài)的實時顯示。通過WinCC趨勢曲線的變化實現(xiàn)了對矯直冷床區(qū)設(shè)備的預(yù)知預(yù)控。出現(xiàn)設(shè)備故障后，可以利用WinCC縮小排查故障范圍，實現(xiàn)故障的快速處理和人員的最優(yōu)化。實現(xiàn)了故障的快速處理和人員的最優(yōu)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成材率，減少故障停車時間85%以上，對保障產(chǎn)品質(zhì)量、獲得產(chǎn)品利潤起到了極為重要的作用。

參考文獻

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